局部熱量增大將改變制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)觀念

　　另一個(gè)與不斷增長(zhǎng)的功率密度相關(guān)的重要問(wèn)題是數(shù)據(jù)中心環(huán)境中增長(zhǎng)的熱量。在數(shù)據(jù)中心，所有電力實(shí)際上都轉(zhuǎn)化為熱量，之后熱量又被排放回運(yùn)行環(huán)境中。

　　多數(shù)數(shù)據(jù)中心機(jī)房制冷系統(tǒng)都存在各種基本的設(shè)計(jì)和配置缺陷，這可能會(huì)導(dǎo)致無(wú)法獲得既定的冷卻性能，同時(shí)阻礙冷空氣的流通。這些問(wèn)題通常不會(huì)被發(fā)現(xiàn)，因?yàn)橛?jì)算機(jī)機(jī)房運(yùn)行的功率密度通常遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)目標(biāo)。然而，隨著IT設(shè)備功率密度的增加，使得數(shù)據(jù)中心機(jī)架微環(huán)境逐漸接近其設(shè)計(jì)極限，進(jìn)而暴露出了無(wú)法提供有效冷卻性能的問(wèn)題。

　　

　　 圖3 典型數(shù)據(jù)中心功率消耗分布

　　低效的冷卻性能除可能降低系統(tǒng)可用性外，還可能導(dǎo)致成本大幅增加。設(shè)計(jì)的缺陷可能將冷卻系統(tǒng)的效率降低20%或更多。圖3所示為典型數(shù)據(jù)中心功率消耗分布，冷卻系統(tǒng)消耗的功率接近整個(gè)IT負(fù)載消耗的功率。冷卻效率降低20%，便可能導(dǎo)致整個(gè)功率消耗增加8%。

　　要對(duì)數(shù)據(jù)中心的冷卻系統(tǒng)進(jìn)一步優(yōu)化，不僅要考慮冷卻設(shè)備自身的設(shè)計(jì)和規(guī)范問(wèn)題，還要注意整個(gè)冷卻系統(tǒng)為設(shè)備提供冷空氣的過(guò)程。

　　事實(shí)上，不斷增加的散熱需求對(duì)于目前的數(shù)據(jù)中心來(lái)說(shuō)無(wú)異于又多了一個(gè)負(fù)擔(dān)。當(dāng)環(huán)境溫度超過(guò)一定限度時(shí)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生故障，而系統(tǒng)故障最終會(huì)導(dǎo)致意外的宕機(jī)。盡管現(xiàn)在的高架地板上通?？梢苑胖眯碌目諝馓幚砥?，但是高架地板的高度對(duì)額外的空氣流動(dòng)不利。尤其是電源和數(shù)據(jù)電纜數(shù)量的增加以及更大的冷卻水管可能會(huì)妨礙地板下空氣的適當(dāng)流動(dòng)，最終導(dǎo)致缺少足夠的靜壓來(lái)冷卻高密度的機(jī)架設(shè)備。解決問(wèn)題的一個(gè)辦法是在相應(yīng)的設(shè)備前增加額外的出風(fēng)口。這通?？梢栽黾釉擖c(diǎn)上的制冷量，但同時(shí)也會(huì)影響其他區(qū)域的靜壓。

　　另一個(gè)類(lèi)似的方法是增加空氣處理器的功率。如果能夠用更大的風(fēng)扇吹出更多的空氣，出風(fēng)口就會(huì)得到所需的靜壓和冷卻。但是在某些的情況下，結(jié)果恰好相反。功率大的馬達(dá)產(chǎn)生的流速快的氣流可能會(huì)在鄰近的出風(fēng)口處產(chǎn)生文德里效應(yīng)。文德里效應(yīng)是一個(gè)基本的空氣動(dòng)力學(xué)定律。根據(jù)此定律，當(dāng)流體以相對(duì)較高的速度通過(guò)一個(gè)表面時(shí)，對(duì)表面的壓力就會(huì)降低。

　　文德里效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致某些部位致冷效果變差，使設(shè)備運(yùn)行變得不安全。過(guò)去，即便數(shù)據(jù)中心失去致冷功能1個(gè)小時(shí)甚至更長(zhǎng)時(shí)間，也能保持安全運(yùn)行。但是如今，高密度數(shù)據(jù)中心產(chǎn)生的巨大熱量意味著如果致冷暫停幾分鐘，溫度就會(huì)上升，從而威脅設(shè)備的運(yùn)行。

　　快速散熱的要求不僅影響系統(tǒng)設(shè)計(jì)，而且會(huì)影響致冷設(shè)備的維護(hù)。過(guò)去，在更換過(guò)濾器或維護(hù)空氣處理器時(shí)，出現(xiàn)短時(shí)間斷電不會(huì)有太大影響，但現(xiàn)在所帶來(lái)的危險(xiǎn)已不可同日而語(yǔ)了。

　　
　　 圖4 熱通道—冷通道方法

　　因此，更高級(jí)別的空氣處理器冗余配置變得越來(lái)越普遍。附加的冗余配置使維護(hù)工作和設(shè)備故障不至于威脅到整個(gè)系統(tǒng)。這方面，一些基本的方法已經(jīng)取得了較好的效果，例如“熱通道—冷通道方法”。該方法是一種機(jī)柜布局方式，有助于最大限度地增加設(shè)備機(jī)柜入口處的冷氣量。如圖4所示。

　　使用這種方法，機(jī)柜的前端彼此相對(duì)，并在相應(yīng)的通道中裝有出風(fēng)口。這樣就形成了“冷通道”，有助于設(shè)備入口接受冷卻空氣。在后通道上，每個(gè)機(jī)柜的背面彼此相對(duì)，熱空氣排進(jìn)該通道中就會(huì)上升并產(chǎn)生更強(qiáng)的對(duì)流循環(huán)。